一種雙模磁阻電機的製作方法

2023-06-27 13:04:19 1

本發明涉及一種雙模磁阻電機，屬於特種電機技術領域。

背景技術：

電勵磁雙凸極電機與開關磁阻電機在結構上相似，在轉矩特性方面兩者也存在較多的共同點。但是，電勵磁雙凸極電機與開關磁阻電機在工作原理、電機性能、控制方式等方面存在較大差異。因此，為了更好的適應工況變化可以將兩種電機的工作模式集中在一個電機上，也就是本申請中所說的雙模磁阻電機。根據工作環境的變化來切換兩種工作模式使電機始終工作在高效、可靠的狀態下。

目前相關的專利主要集中在開關磁阻或雙凸極單一模式。例如授權的發明專利：自耦型永磁雙凸極電機，專利號：201210088730.2，一種自耦型永磁雙凸極電機，包括定子組合、轉子組合以及驅動控制單元。專利號為201110302175.4的發明專利：一種具有多方向磁場特徵的開關磁阻電機，提供一種具有多方向磁場特徵的開關磁阻電機，包括定子、中間轉子、左側轉子、右側轉子、軸、電纜線。該發明在輸出轉速相同的前提下，具有本發明結構的電機的質量更輕、體積更小，進而更好地滿足低速拖動場合的需求。

另外，申請人在2014年申請過一種結構與本申請不同的雙模電機的專利，專利號：201410538070.2的發明專利：一種雙模電動發電機，提出了一種新型線圈結構使電機既可以作為開關磁阻電機的模式運行，又可以作為電勵磁雙凸極電機的模式運行。該發明電動時工作在開關磁阻電機模式，發電時工作在電勵磁雙凸極電機模式。

本發明公開的技術，提出了定子鐵心由六個扇形鐵心組成，每個扇形鐵心的扇形邊緣有兩個電樞定子，其電樞定子極極弧機械角為9度；外轉子鐵心上有16個均布的轉子極，轉子極的極弧機械角為9度。本申請中勵磁繞組不通電，電機以開關磁阻電機的工作模式電動或發電運行；勵磁繞組通電，所述電機以電勵磁雙凸極電機的工作模式電動或發電運行。

技術實現要素：

所要解決的技術問題：提供一種模塊化集中繞組、磁路短、故障率低的一種雙模磁阻電機。

為了實現以上功能，本發明採取的技術方案是：

一種雙模磁阻電機，包括定子鐵心(2)、外轉子鐵心(1)、勵磁繞組(5)、電樞繞組(3)、定子隔離塊(6)和軸(4)，其特徵在於：

外轉子鐵心(1)上有16個均布的轉子極，轉子極極弧的機械角為9度；

定子鐵心(2)由六個扇形鐵心組成，每個扇形鐵心的扇形邊緣有兩個電樞定子極，所述電樞定子極極弧的機械角為9度；

兩個電樞定子極的中間位置有一個勵磁定子極，所述勵磁定子極上繞有勵磁繞組(5)，所有扇形鐵心上的勵磁繞組(5)繞向相同；

每個電樞定子極上繞有電樞繞組(3)，同一個扇形鐵心上的電樞繞組(3)的繞向相反；

在所有扇形鐵心上，順時針方向一側的電樞繞組(3)繞向相同，且與勵磁繞組(5)繞向相同；

扇形鐵心上勵磁定子極和電樞定子極之間有繞組槽，所述繞組槽的槽口機械角為12度。

如上所述一種雙模磁阻電機，其特徵在於：沿圓周方向上的電樞繞組(3)依次分為A相、B相、C相、U相、V相和W相，共六相電樞繞組(3)。

如上所述一種雙模磁阻電機，其特徵在於：

勵磁繞組(5)不通電，所述雙模磁阻電機以開關磁阻電機的工作模式電動或發電運行。

如上所述一種雙模磁阻電機，其特徵在於：

勵磁繞組(5)通電，所述雙模磁阻電機以電勵磁雙凸極電機的工作模式電動或發電運行。

本發明的有益效果是：

1電機的六相繞組互相隔離，可以把故障限制在一相內，以減小故障相對其它相造成負面影響，防止故障傳播；

2本申請電機既能夠在開關磁阻電機的工作模式電動或發電運行，又能夠在電勵磁雙凸極電機的工作模式電動或發電運行；

3轉子無勵磁繞組，工作可靠；

4總的磁鏈較短，定子鐵心磁阻小，鐵耗少；

5繞組皆為集中式繞組，內阻小，效率高。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是本發明一種雙模磁阻電機的結構示意圖。其中，1、外轉子鐵心，2、定子鐵心，3、電樞繞組，4、軸，5、勵磁繞組，6、定子隔離塊。

圖2是本發明一種雙模磁阻電機的六相自感圖。

圖3是本發明一種雙模磁阻電機的開關磁阻工作模式圖。

圖4是本發明一種雙模磁阻電機雙凸極模式工作模式圖。

具體實施方式

本發明提供一種雙模磁阻電機，為使本發明的技術方案及效果更加清楚、明確，以及參照附圖並舉實例對本發明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。

如圖1所示本發明一種雙模磁阻電機的結構示意圖，該電機由定子鐵心(2)、外轉子鐵心(1)、勵磁繞組(5)、電樞繞組(3)、定子隔離塊(6)和軸(4)組成。外轉子鐵心(1)上有16個均布的轉子極，轉子極極弧的機械角為9度。定子鐵心(2)由六個扇形鐵心組成，每個扇形鐵心的扇形邊緣有兩個電樞定子極，所述電樞定子極極弧的機械角為9度；每個扇形鐵心的圓弧中間位置有一個勵磁定子極，所述勵磁定子極上繞有勵磁繞組(5)，所有扇形鐵心上的勵磁繞組(5)繞向相同；每個電樞定子極上繞有電樞繞組(3)，同一個扇形鐵心上的電樞繞組(3)的繞向相反；在所有扇形鐵心上，順時針方向一側的電樞繞組(3)繞向相同，且與勵磁繞組(5)繞向相同。扇形鐵心上勵磁定子極和電樞定子極之間有繞組槽，所述繞組槽的圓弧機械角為12度。

圖2是本發明一種雙模磁阻電機的六相自感圖。當轉子極對齊A相定子極時，A相自感最大，A相磁鏈也最大；當轉子完全脫離A相定子極時，A相自感最小，A相磁鏈也最小。

圖3是本發明一種雙模磁阻電機的開關磁阻工作模式圖。給電感上升區的一相繞組通以正向電流，則該相對外輸出正的轉矩。給電感下降區和電感平臺區的繞組不通電流，此時該繞組不對外出力。

圖4是本發明一種雙模磁阻電機雙凸極模式工作模式圖。給電感上升區的一相繞組通以正向電流，則該相對外輸出正的轉矩。給電感下降區的繞組通以負向電流，此時該繞組也對外輸出正的轉矩。

下面對本發明提出的一種雙模磁阻電機電機進行工作原理的說明。

當電機工作在開關磁阻電機狀態時，電機通過位置信號傳感器檢測轉子的位置，通過控制器在相繞組電感上升區域通入電流，電機可產生正的轉矩，依次向A相、B相、C相、U相、V相和W相六相電樞繞組通電，電機即可轉動；當控制器在相繞組電感下降區域通入電流，電機將產生負轉矩，進入發電狀態，此時六相電樞繞組外接負載即可對外輸出電能。

當電機電勵磁雙凸極工作模式時，通過位置傳感器檢測電機轉子位置，將位置信號輸送給控制器後，控制器控制功率變換器的相應開關管，給磁鏈上升的繞組通以正向電流，給磁鏈下降的繞組通以負向電流，電機即可實現對外輸出轉矩；勵磁繞組通入勵磁電流，電樞繞組不通電，當轉子旋轉經過電樞繞組所在定子極，該相的磁鏈會隨著轉子的旋轉而變化，在電樞繞組內將感生電動勢，外接負載即可對外輸出電能。

可以理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替換都應屬於本發明所附的權利要求的保護範圍。